普适仿真体系结构及关键技术研究

普适计算与网格技术是当前信息领域的研究热点,基于普适计算和网格技术,集成分布仿真技术、Web技术构建层次化、网络化、面向服务的普适仿真体系结构,实现各类仿真资源的服务化、普适化及在广域网络中的共享和应用,支持基于智能终端Web浏览器的资源调用以及复杂仿真系统的动态组装和快速构建.对普适仿真体系结构中涉及的五类关键技术和相应的技术途径进行了研究和探讨.     

一种基于网格技术的HLA分布仿真实现方法

网格为仿真应用、资源共享和执行提供了一个理想服务平台,但只应用网格服务开发分布交互仿真,开发者必须自己创建通信机制来协调仿真执行.基于HLA开发的分布交互仿真存在缺乏动态发现和资源利用率不高等问题.为克服两者存在的问题并发挥各自的优点,提出了一种基于网格技术的HLA分布仿真实现方法.详细阐述了框架构成及网格服务构件和时序流程的设计,实现了仿真资源的动态分配、动态状态监控及任务动态迁移,并通过实验进行了验证.     

基于Globus的仿真网格框架的设计与实现

提出了一种基于Globus Toolkit 4的仿真网格系统框架HLA-G,旨在克服传统的基于HLA/RTI的分布式仿真框架存在的安全性、动态集成等方面的缺陷,使HLA技术和网格技术更好地结合在一起。文中给出了HLA-G的体系结构,具体讨论一些关键的设计问题。还给出了一种基于WSRF的RTI设计方案WS-RTI,讨论了HLA联邦成员配置和部署服务的实现方案。最后给出了一个部署模式的例子,分析了仿真任务的提交过程和联邦成员的迁移过程。     

基于HLA的网格仿真服务支持研究

建模与仿真已经渗透到经济、国防、科学及工程的各个方面。随着仿真规模及复杂性的增大,需要大量的计算资源为其提供服务,网格为仿真应用、资源共享和执行提供了一个理想服务平台。提出了分布式仿真网格框架Grid-HLA,该框架遵守标准的HLA接口规范,使用Federate-Proxy-RTI体系结构及网格服务,从而屏蔽了仿真器、执行平台及其与RTI通讯方式的异构性,并支持联邦发现、仿真安全及柔性联邦结构,实现了HLA到网格环境的扩展。     

基于网格的分布仿真平台的核心技术研究

提出了一种基于网格的分布仿真平台,结合最新网格技术和高层体系结构技术实现以服务为基本元素的分布仿真运行支撑环境,具有灵巧、高效、通用和实用的特点.并进一步从技术实现上提出了构建平台所需的核心技术,包括:运行支撑环境中基于代理的请求回调机制、实现仿真资源管理和调度的管理中心、高效的协同监控组件.最后,对平台的核心组件进行性能测试.该平台可以高效完成广域网仿真,实现仿真资源的共享、重用及优化调度,提高系统负载均衡能力,实现对仿真的协同监控.     

基于网格的汽车耐撞性设计与协同仿真研究

在汽车设计开发过程中,保护企业的知识产权和安全利用企业外的资源是企业需要解决的难题之一.研究和运用网格技术,基于GOS2.1,设计和建立了基于网格的汽车耐撞性设计与协同仿真系统,利用Web服务技术实现了汽车耐撞性设计与协同仿真过程中的关键步骤部件装配、仿真计算、结果分解与仿真计算监控.同时建立了网格试验环境,在此环境中运行实例进行了试验验证,能够在一定程度上解决汽车厂商协作时数据安全共享的问题.     

基于SGE的分布式仿真网格框架研究

SGE(SunGridEngine)是构建本地和集群级网格的工具。研究以SGE为基础,根据HLA仿真任务的特点,进行分布式仿真网格的框架研究和设计。分析了仿真网格的时间管理机制和仿真任务的迁移机制,采用点检查的方式实现了仿真任务迁移和动态调度,提供了用户级和内核级的点检查任务的支持。提出了仿真网格的双通道通信机制和仿真任务在仿真网格中的两种调度模式。通过研究构建了仿真网格的原型系统,并进行了HLA仿真应用的测试。     

一种新型的分布协同仿真系统—“仿真网格”

简要介绍了作者研究开发仿真网格的研究背景,提出了仿真网格的技术内涵、体系结构和目前的实施方案;进而结合近几年的研究进展,较为详细的介绍了阶段性研究成果,包括已完成的仿真网格原型系统Cosim-Grid 1.0v、攻克的部分关键技术和仿真网格Cosim-Grid 1.0v的典型应用示范系统.初步研究与应用表明:(1)提出和开发的仿真网格是一种新型的分布建模与仿真平台,它能克服传统网络化建模与仿真平台在仿真资源动态共享、自组织、协同能力和安全应用机制等方面的局限性,能支持"仿真系统工程"的实施,能扩展分布仿真应用的模式,为协同仿真应用提供新的途径;(2)开发的仿真网格原型系统Cosim-Grid 1.0v在体系结构,门户技术、基于WEB的RTI、服务虚拟化、基于语义的模型资源发现等技术方面有新意;(3)坊真网格是一类具有特色的网格,它拓展了"网格"在具有时、空一致性要求的分布、异构资源(服务)协同工作方面的能力.最后,给出结论和下一步的工作展望.     

一种基于云计算理念的网络化建模与仿真平台——"云仿真平台"

基于仿真网格[1]的研究成果,进一步提出了一种基于云计算理念的网络化建模与仿真平台-"云仿真"平台,讨论了它的研究背景、技术内涵、特色以及体系结构,并介绍了已完成的关键技术研究和典型应用示范系统.初步研究与实践表明:提出的"云仿真"平台能够进一步改善仿真网格对多用户在多粒度资源按需共享、协同、容错迁移等方面的能力,进而建立了一种新的建模仿真模式--"云仿真".最后给出了云仿真平台下一步的工作展望.     

网格环境下基于HLA的自适应仿真研究

在面向服务的网格环境下进行基于HLA的分布仿真时,网格环境的变化会使模型服务无法完成联邦成员对象实例的访问,从而导仿真运行终止,故必须在仿真中引入很强的容错机制,使仿真能自适应地运行.为满足网格环境下分布仿真运行的这些要求,先将模型设计成具有自适应能力的网格服务,再对运行支撑的本地组件(LRC)和核心组件(CRC)作服务化的改造,在这两组件间建立了两条基于Http协议的链接.通过为HLA增加几个模型管理接口,在LRC和CRC以及自适应模型服务三者之间实现了信息的互通,这使得模型服务的自适应能力被提升为仿真运行的自适应能力.实验表明,在网格环境下进行的自适应仿真具有了容错能力.     

面向大规模体系仿真的高性能仿真计算机系统

随着应用的不断深入,大规模体系仿真对计算资源的要求越来越高。归纳总结了大规模体系仿真所具有的＂多样本＂、＂超实时＂、＂复杂模型解算＂、＂因果序协同＂四个特点,分析了大规模体系仿真对计算平台在计算能力、通信、I/O、并行、建模开发等方面的需求,指出了目前国内大规模体系仿真软件上采用HLA架构、硬件上基于工作站联网或商用集群系统的解决方案存在的不足。在此基础上,介绍了研制的高性能仿真计算机系统的组成和主要关键技术突破,并给出了两个典型应用效果。应用表明,与HLA加通用高性能计算机的解决方案相比,高性能仿真计算机系统具有更好的使用效能和更高的产出率,对于一般的大规模体系仿真系统,效率可提高几十倍到数百倍不等。     

从系统仿真到领域仿真的拓展

随着仿真应用的普遍化和复杂系统仿真成为关注点,从领域的角度进行仿真活动和观察仿真活动逐渐进入仿真研究视野。1995年美国国防部提出了建模与仿真主计划,孕育了领域仿真的基本思想;而网络技术、云计算等信息技术的进步将使得领域仿真的落地。以仿真研究对象的变化为基本点,从仿真模型研究、仿真工具研发和仿真应用活动等方面梳理了仿真研究的发展变化;在此基础上,提出了领域仿真研究的目标和基于领域仿真的仿真活动模式;分析了领域仿真与领域工程的关系,归纳了领域仿真在提高仿真活动效率、使能复杂系统仿真、提高仿真可信性和促进仿真应用普适化等4个方面的作用。     

基于仿真技术的潜艇作战训练模拟系统

潜艇是一个功能设备多、技术密集、操作岗位分散、相互协作要求较高的作战整体,其作战训练周期长、过程复杂.以仿真理论、计算机技术、自动控制原理为基础构建的潜艇作战训练模拟系统,为潜艇操作人员提供了一个安全、经济、可控的训练环境.通过各种训练想定,模拟训练系统既能满足常规作战训练,又能培养艇员处理各种事故的应变能力.     

仿真中的时间和实时仿真

从仿真中的时间概念的演变出发，对数字仿真中的时间概念和时间关系展开全面详细的探讨，在此基础上给出实时仿真的严格数学定义，同时分析实时仿真中的时间约束关系，并从具体工程实现的角度给出实时仿真中的时间控制策略     

战术级军事行动仿真模型的仿真度研究

以舰艇战术级行动仿真模型为对象,分析阐述了提高作战仿真模型仿真度的必要性;研究提出了仿真度概念和仿真度指标体系,建立了系统仿真度、模型仿真度和指标仿真度等仿真度指标评估模型,分析提出了性能数据检验法、靶场数据校验法、实际数据检验法、实射数据比对法等模型仿真度评估的方法。最后给出了应用的结论和建议。     

人在回路作战仿真中"人"的仿真可信度

战役级作战仿真有时需要实体级人在回路作战仿真提供某些基础数据。与用于战术训练的人在回路仿真不同,这类人在回路作战仿真注重仿真试验结果的科学性和合理性,其中的仿真器操作人员实质上是对战场上相应岗位参战人员的模拟,是整个仿真系统的一个有机组成部分,因此同样存在仿真可信度的问题。选择合适的操作人员,对其进行有针对性的培训,并且在试验过程中加强组织引导,是操作人员能够逼真模拟参战人员状态和行为的必要条件。     

分布式仿真系统的多通道视景生成

多通道视景生成可以给用户带来具有强烈沉浸感和宽视野的数据可视化效果。讨论了一种在HLA仿真架构下,基于PC机群的分布式仿真系统的多通道视景生成的体系结构,以及在该体系结构下各主要功能模块的工作流程。实验结果表明,该系统在实现分布式仿真系统数据驱动下的多通道静态场景、动态实体实时生成的同时,能够及时响应用户的交互操作,并且具有很高的性能价格比。     

仿真与教育

仿真科学与技术不仅是一种新的教学方法、是一种实践与实验教学的新手段，而且是未来智能化教学的基础。以上观点在实际应用中得到证实。     

航海仿真虚拟环境的海浪视景生成技术

分析了海面浪花的生成条件，用粒子系统和图象合成相结合的方法，实现了动态海面及海面浪花的实时仿真。在模拟船舶周围浪花时，作者提出了椭圆模型，可方便行确定粒子的随机初始位置，通过调整粒子在椭圆上的限定范围，可用同一粒子系统，分别模拟出船体首部，尾部以及其它部位的兴波，并给出了粒子各属性的确定方法。     

多媒体仿真建模方法和仿真策略

本文首先介绍了多媒体仿真的概念，然后提出“自治的仿真媒体对象”建模概念框架。在此基础上，讨论了多媒体仿真方法中有关多媒体对象建模方法，面向对象的多媒体仿真的消息扫描策略，以及分布式仿真等问题。